ecatia参数化和智能化技术的模架自动装配
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［参考文献］ # 机械 ［"］ 张萍， 廖文和， 刘长毅# 基于装配特征的零件自动装配 ［?］ "@@(， && A&=A:B （:） ： 制造与自动化，
图 # 模架爆炸图
图!
特征尺寸
# 中国机械 ［"］ 沈梅， 何小朝， 张铁昌#基于装配特征的装配建模 ［?］
机械工程师
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基于 ! " # $ " 参数化和智能化技术的模架自动装配
丁志强， 赵晨曦 （同济大学 !"# 研究中心， 上海 $%%%&$）
提出了一种基于 !"#$" 参数化和智能化技术实现自动装配的方法。首先将零部件参数化， 然后找出零部件特 摘 要： 征之间的装配关系。通过改变其中的几个参数就可以很容易的建立起一个新的装配体。最后以模架的装配为例说明了 实现这种方法的过程。 自动装配；参数化；特征；!"#$" 关键词：
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机械工程师
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制造业信息化
系， 以及整个组件所有的尺寸参数#并与各子零件相应的 尺寸参数建立关联$。 建立合理的零件装配图：基于零件分类和零件间的 拓扑关系， 建立装配图。 图 % 是实现自动装配过程的简单 描述。这种方法将整个装配过程分解到了各独立的零部 件参数化的过程中去。
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冰箱压缩机噪声是压缩机质量的一重要标志。压缩 机的内部声场模态直接关系到压缩机的噪声传播。冷冻 油的存在会使内部声场模态发生变化从而影响耦合， 文 献 ［%， ’］ 研究了单一介质流固耦合对固体结构的振动影 响。一般耦合作用的强弱可考虑如下因素： （%） 耦合的重 要性随流体密度的增大而增大； （&） 结构的刚度； （’） 结构 与周围容积有接近的共振频率； （(） 结构的模态与声场模 态的压力分布的匹配情况。本文采用有限元法对声场模 态、 壳体的模态以及流固耦合的模态进行了计算。 流固耦合常见的数值分析方法有： 有限元法、 有限差 "FDED 是一种通用的大型综合有限元 分法、 边界元法等。 分析软件， 但缺点是利用有限区域截断来模拟声场， 并且 D>43704. 是大型声场和振动有限 声场的后处理功能较弱， 元分析软件， 其优点是声场的后处理功能很强， 但它没有 网格划分的功能， 而且不支持梁单元和质量点单元。 F 数值计算方法概述 流固耦合有限元法： 声场有限元方法是对模型进行 分析是通过对模型进行离散，求解波动方程和运动方程 来实现的"在流固交界面上， 结构振动会产生流体负载， 而 声压同时对结构产生一个附加力， 矩阵形式表示为： ! L! ! " !"
&A9>>% 对相关尺寸进行智能关联。模架的装配和定位关系见图
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> 模架爆炸图。
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图 % 零件工程图
由图 " 零件工程图，提取出导柱的特征尺寸参数： 不同的零件需要根据其特定 !%， !"， !&， ’%， ’"， ’&， ’(， )%， )"。 的情况提取出各不相同的特征尺寸参数。 （!） 提供零件的特征尺寸 图 & 提供了导柱的一系列特征尺寸。 （&） 不同零部件尺寸的关联 由于导套与导柱需要配套使用，因此需要把导柱的 直径和导套的内径进行智能关联。这一关联过程可以使 用 *+,-+ 自带的智能模块 ./01’2!32 +!4560) 来完成。 （(） 程序实现 " 结 语 如何利用标准零部件进行装配，并实现装配图自动 生成， 一直是 *+9 领域研究探讨的热门话题。按照本文 所述方法完全可以达到仅仅输入一个或几个标准零部件 几何信息， 而建立整个模架的设计效果。 这种牵一发而动 全身的设计理念将大大减少工程师的设计工作，提高效 率。本文所述方法目前已应用到上海大众汽车公司的实 际生产中去， 并取得了良好的成效。
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冷冻油对冰箱压缩机壳内声场模态的影响
王宁峰， 陈爱萍， 金 涛 （浙江大学 化工机械研究所 !"# 室， 浙江 杭州 $%&&’(）
采用 !"!#$%!&’ 软件计算了冷冻油的存在对声场模态的影响， 发现油的存在对声场模态影响较大( 同时某些频 摘 要： 率使流固耦合作用明显。油的少量减小也对声场模态产生影响。 模态；流固耦合；冷冻油 关键词：
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%
引
言
现尺寸驱动， 引起相关图形的改变。同时， 系统一般还预 先设置了一些常用的几何图形约束，提供设计者在设计 时使用。参数化设计的主要技术特点是： 基于特征， 全尺 寸约束， 尺寸驱动设计修改和全数据相关。 （!） 基于特征： 将具有代表性的几何形状定义为特 征， 并将其所有尺寸存为可调参数， 通过特征参数来生成 特征实体， 并以此为基础构造更加复杂的几何实体。 （"） 全尺寸约束： 将尺寸和形状联合起来考虑， 通过 尺寸的约束来实现对几何形状的控制。 （#） 尺寸驱动设计修改： 通过编辑尺寸数值来驱动几 何形状的改变， 尺寸驱动已经成为当今 !"# 系统的基本功能。 （$） 全数据相关： 尺寸参数的修改将导致其他相关模 块中的相应尺寸的全盘更新 （在本文中， 这个技术特点被 大量运用在自动装配中） 。 从应用上来说，参数化技术特别适用于那些相当稳 定、 成熟的零配件和系列化产品行业。 此外参数化设计还 能较好地支持类比设计和变形设计，即在原有产品或零 件的基础上只需要改变一些关键尺寸就可以得到新的系 列化设计结果。 如模具制造行业， 模具除了零件成形部位 外， 其他零部件的形状改变很少， 通常只需要采用类比设计 或改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。 !"! 装配自动化 零件合理分类： 建立多层树状结构。 如机床夹具零件 包括定位元件、 夹紧元件、 导向元件等九大类； 定位元件 中包括内孔定位、 外圆定位、 点面定位三小类； 内孔定位 又包括台阶定位销、 可换定位销、 固定式定位销等零件。 零部件间的几何及装配拓扑关系：定义父零件和子 零件， 各子零件中包含几何拓扑关系、 尺寸参数及其初值 等几何信息，而父零件中包含各子零件的装配、约束关
!
实
例
下面以一个模架的装配为例来说明如何按照上面的 方法实现零部件的自动装配。 （%） 通过零件的二维工程图提取出零件特征， 见图 "。
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!’ 模型
（:） 对所有模架组成零件按照;%<=#(<步骤进行参数化 设置，并依照合理的零件分类和零部件间装配拓扑关系
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装配点 C% 参数化装配关系 " 装配零件 零件特征 装配点 C! 参数化装配关系 ! 拓扑关系 装配点 C/ 参数化装配关系 / … 解释器 装配体
结合 *+,-+ 自带的宏命令，采用 78 为支持语言实 图 :。 现导柱 &9 模型的动态生成。实现过程见图 (、
图"
程序平台
图 $ 自动装配示意图
E
引
言
其中， % 为几何耦合矩阵； &# 、 !# 为流体刚度矩阵； $!、 $& % 为节点压力向量； $ 为节点位移向 为结构、 声载荷向量； 量； ! 为圆周频率。 声场的频率响应计算采用公式： ［&[’!%L!&!］ Z ｛%｝ ｛$"｝ 其中， $" 代表节点的声场力，与网格面上边界条件相关； & 为刚度矩阵； % 为阻尼矩阵； ! 为质量矩阵；在每个频 率中建立方程求解压力分布。 如果已知声场模态，可以以线性方式结合有限数量 的模型特征向量来重叠模态从而计算声场频率反应。
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!"’(" 软件是法国达索飞机公司开发的高档 !"#) !"* 软件。!"’(" 软件以其强大的曲面设计功能而在飞 机、 汽车、 轮船等设计领域享有很高的声誉。!"’(" 的曲 面造型功能体现在它提供了极丰富的造型工具来支持用 户的造型需求。比如其特有的高次 +,-.,/ 曲线曲面功能， 次数能达到 01， 能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。 !"’(" 采用统一的数据库， 集三维实体、 曲面造型、 装配造型、 三维工程图、 数控加工、 有限元分析、 机构运动 仿真、钣金设计、加工和装配工艺过程设计等功能于一 体， 特别是其全参数化和相关功能强大的实体造型技术， 为设计提供了很大的方便。 本文通过使用 2.3456 +53.7 以 结合 !"’(" 提供的宏命令对 及 2+ 支持的 "78.9,: 技术， 一副模架进行数字化设计，使零部件生成和装配分别实 现了参数化、 自动化， 大大方便了模具设计工程师对模具 的设计和修改。 & !"# 相关理论 零部件的参数化 传统的 !"# 技术大都用固定的尺寸值定义几何元 素， 输入的每一个元素都有确定的位置。 如果要修改设计 内容则必须删除原有几何元素后重画。而设计过程不可 避免的要多次反复修改， 这极大的影响了设计效率。 而参 数化技术使得产品设计可以随着某些结构尺寸的修改和 使用环境的变化而自动修改， 从而大大方便了设计。 参数化设计的目的就是通过尺寸驱动方式在设计或 绘图状态下灵活的修改图形， 方便设计过程， 提高设计效 率。参数化设计通常是指软件设计者为图形设计及修改 提供一个软件环境，工程技术人员在这个环境下所绘制 的任意图形可以被参数化， 修改图中的任一尺寸， 均可实
图 # 模架爆炸图
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丁志强， 赵晨曦 （同济大学 !"# 研究中心， 上海 $%%%&$）
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冰箱压缩机噪声是压缩机质量的一重要标志。压缩 机的内部声场模态直接关系到压缩机的噪声传播。冷冻 油的存在会使内部声场模态发生变化从而影响耦合， 文 献 ［%， ’］ 研究了单一介质流固耦合对固体结构的振动影 响。一般耦合作用的强弱可考虑如下因素： （%） 耦合的重 要性随流体密度的增大而增大； （&） 结构的刚度； （’） 结构 与周围容积有接近的共振频率； （(） 结构的模态与声场模 态的压力分布的匹配情况。本文采用有限元法对声场模 态、 壳体的模态以及流固耦合的模态进行了计算。 流固耦合常见的数值分析方法有： 有限元法、 有限差 "FDED 是一种通用的大型综合有限元 分法、 边界元法等。 分析软件， 但缺点是利用有限区域截断来模拟声场， 并且 D>43704. 是大型声场和振动有限 声场的后处理功能较弱， 元分析软件， 其优点是声场的后处理功能很强， 但它没有 网格划分的功能， 而且不支持梁单元和质量点单元。 F 数值计算方法概述 流固耦合有限元法： 声场有限元方法是对模型进行 分析是通过对模型进行离散，求解波动方程和运动方程 来实现的"在流固交界面上， 结构振动会产生流体负载， 而 声压同时对结构产生一个附加力， 矩阵形式表示为： ! L! ! " !"
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冷冻油对冰箱压缩机壳内声场模态的影响
王宁峰， 陈爱萍， 金 涛 （浙江大学 化工机械研究所 !"# 室， 浙江 杭州 $%&&’(）
采用 !"!#$%!&’ 软件计算了冷冻油的存在对声场模态的影响， 发现油的存在对声场模态影响较大( 同时某些频 摘 要： 率使流固耦合作用明显。油的少量减小也对声场模态产生影响。 模态；流固耦合；冷冻油 关键词：
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现尺寸驱动， 引起相关图形的改变。同时， 系统一般还预 先设置了一些常用的几何图形约束，提供设计者在设计 时使用。参数化设计的主要技术特点是： 基于特征， 全尺 寸约束， 尺寸驱动设计修改和全数据相关。 （!） 基于特征： 将具有代表性的几何形状定义为特 征， 并将其所有尺寸存为可调参数， 通过特征参数来生成 特征实体， 并以此为基础构造更加复杂的几何实体。 （"） 全尺寸约束： 将尺寸和形状联合起来考虑， 通过 尺寸的约束来实现对几何形状的控制。 （#） 尺寸驱动设计修改： 通过编辑尺寸数值来驱动几 何形状的改变， 尺寸驱动已经成为当今 !"# 系统的基本功能。 （$） 全数据相关： 尺寸参数的修改将导致其他相关模 块中的相应尺寸的全盘更新 （在本文中， 这个技术特点被 大量运用在自动装配中） 。 从应用上来说，参数化技术特别适用于那些相当稳 定、 成熟的零配件和系列化产品行业。 此外参数化设计还 能较好地支持类比设计和变形设计，即在原有产品或零 件的基础上只需要改变一些关键尺寸就可以得到新的系 列化设计结果。 如模具制造行业， 模具除了零件成形部位 外， 其他零部件的形状改变很少， 通常只需要采用类比设计 或改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。 !"! 装配自动化 零件合理分类： 建立多层树状结构。 如机床夹具零件 包括定位元件、 夹紧元件、 导向元件等九大类； 定位元件 中包括内孔定位、 外圆定位、 点面定位三小类； 内孔定位 又包括台阶定位销、 可换定位销、 固定式定位销等零件。 零部件间的几何及装配拓扑关系：定义父零件和子 零件， 各子零件中包含几何拓扑关系、 尺寸参数及其初值 等几何信息，而父零件中包含各子零件的装配、约束关
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下面以一个模架的装配为例来说明如何按照上面的 方法实现零部件的自动装配。 （%） 通过零件的二维工程图提取出零件特征， 见图 "。
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引
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其中， % 为几何耦合矩阵； &# 、 !# 为流体刚度矩阵； $!、 $& % 为节点压力向量； $ 为节点位移向 为结构、 声载荷向量； 量； ! 为圆周频率。 声场的频率响应计算采用公式： ［&[’!%L!&!］ Z ｛%｝ ｛$"｝ 其中， $" 代表节点的声场力，与网格面上边界条件相关； & 为刚度矩阵； % 为阻尼矩阵； ! 为质量矩阵；在每个频 率中建立方程求解压力分布。 如果已知声场模态，可以以线性方式结合有限数量 的模型特征向量来重叠模态从而计算声场频率反应。
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